助力国产光电集成芯片发展，中国科研人员开发新型“光学硅”

记者5月8日从中国科学院上海微系统与信息技术研究所获悉，该所研究员欧欣团队在钽酸锂异质集成晶圆及高性能光子芯片制备领域取得突破性进展，相关成果以《可批量制造的钽酸锂集成光子芯片》为题，发表于国际学术期刊《自然》。

随着全球集成电路产业发展进入“后摩尔时代”，集成电路芯片性能提升的难度和成本越来越高，人们迫切需要寻找新的技术方案。以硅光技术和薄膜铌酸锂光子技术为代表的集成光电技术是应对此瓶颈问题的颠覆性技术。其中，铌酸锂有“光学硅”之称，近些年受到了广泛关注，哈佛大学等国外研究机构甚至提出了仿照“硅谷”模式来建设新一代“铌酸锂谷”的方案。

异质集成硅基铌酸锂平台是发展多功能微电子芯片的物理载体，可广泛用于5G/6G通信射频滤波芯片、大模型时代下数据中心的光芯片、高性能铁电存储芯片和量子芯片，哈佛大学等机构也凭借着薄膜铌酸锂异质集成技术掀起了新的信息技术浪潮。

欧欣团队与瑞士洛桑联邦理工学院Tobias Kippenberg团队在国际上另辟蹊径，选择可批量制造的钽酸锂薄膜作为研究对象。他们研究证明，与铌酸锂类似，单晶钽酸锂薄膜同样具有优异的电光转换特性，且在光电性能和批量制备方面具备更大优势。“相较于薄膜铌酸锂，薄膜钽酸锂更易制备，且制备效率更高。同时，钽酸锂薄膜具有更宽的透明窗口、强电光调制、弱双折射、更强的抗光折变特性，这种先天的材料优势极大地扩展了钽酸锂平台的光学设计自由度。”欧欣研究员表示。

钽酸锂光子芯片展现出极低的光学损耗、高效电光转换和孤子频率梳产生等特性，有望为突破通信领域速度、功耗、频率和带宽四大瓶颈问题提供解决方案，并在低温量子、光计算、光通信等领域催生革命性技术。

该团队孵化的上海新硅聚合半导体有限公司已经具备薄膜钽酸锂异质晶圆量产能力，并成功攻关8英寸晶圆制备技术，为国产光电集成芯片和移动终端射频滤波器芯片更大规模的发展奠定了核心材料基础。